12 Lei de Boyle Mariotte

Prévia do material em texto

Esta página não deve ser entregue ao professor! 
UNIDADE III 
 
CAPÍTULO 12 
 
Lei de Boyle-Mariotte 
12.1 Objetivos 
Verificar a relação entre volume e pressão de um gás quando o mesmo tem 
mantido uma temperatura constante. Através dessa relação, também determinar a 
quantidade de moléculas do gás atmosférico confinado num volume fixo. 
12.2 Introdução 
Em um sistema composto de uma quantidade fixa de um gás em uma dada 
temperatura mantida constante, é observado que a pressão do sistema é inversamente 
proporcional ao volume ocupado por esse gás. Essa lei foi constatada por Robert Boyle em 
1662 e também verificada por Edme Mariotte, 17 anos depois. Ela pode ser enunciada 
como: o produto entre a pressão “P” de uma massa fixa de gás e o volume “V” que ele 
o ocupa é constante se a temperatura “T” do sistema também for constante. Portanto, 
para um gás ideal: 
nRTPV  
onde “n” representa o número de mols de partículas do gás e “R” representa uma constante 
denominada constante universal dos gases reais e tem uma quantidade de 8,3144 J/mol.K, 
num sistema com temperatura constante: 
kPV  
2211
VPVP  
Assim, assumindo que num processo uma massa de gás que exerce pressão “P1” dentro de 
um objeto com volume interno variável “V1” que muda seu volume para “V2”, o resultado 
será uma pressão “P2” como conseqüência. Isso é representado pela figura abaixo: 
 
 
Experimento XII – Lei de Boyle-Mariotte 
Turma:_____ 
 
Aluno (a):________________________________________________________ 
Aluno (a):________________________________________________________ 
Aluno (a):________________________________________________________ 
Aluno (a):________________________________________________________ 
Aluno (a):________________________________________________________ 
 
12.3 Materiais utilizados 
• Painel com suporte, escala e câmara fechada com reservatório visor 
• Dois indicadores magnéticos de nível 
• Mangueira de conexão 
• Seringa com prolongador 
• Régua 
• Termômetro 
12.4 Procedimentos experimentais 
1- O sistema experimental estará montado conforme figura 1. O volume “V” do 
gás atmosférico contido no interior da câmara lacrada é calculado através da 
equação abaixo: 
AHV  
em que “A” representa a área transversal da coluna e “H” a altura da coluna. O 
raio “r” interno da coluna tem 3,115 mm e a área de um disco é calculado 
segundo a seguinte equação: 
2rA  
 
 
2- A pressão dentro da câmara isolada é “P”, e segundo o princípio de Pascal: 
ghPP
0

 
é válido lembrar que “P0” é a pressão atmosférica (valor constante P0 = 101325 
Pa), “” é a densidade da água (valor constante ρ = 1000 kg/m3), “g” a aceleração 
da gravidade da Terra (valor constante g = 9,81 m/s
2
) e “h” a coluna de água 
dada em metros. A pressão varia de acordo com a subida do nível de água “h”. 
Essa subida é conseqüência de se erguer a artéria visor. Levante-a 
gradativamente (a cada 5 cm) e meça os valores de “h” e “H”, calcule os 
parâmetros dependentes como “P” e “V”, meça a temperatura “T” ambiente e 
preencha a tabela 1. 
Temperatura ambiente: ________________ °C 
Medição h (m) H (m) P (Pa) V (m
3
) PV (Nm) 1/V (m
-3
) 
0 0 101325 
1 
2 
3 
4 
5 
Tabela 1 
3- Com os dados da tabela 1, construa o gráfico P x V. 
 
4- Da mesma tabela, construa o gráfico P x 1/V. 
 
5- Em qual dos casos anteriores (itens 3 e 4) trata-se de uma relação linear? Para o 
gráfico que apresenta comportamento linear trace uma reta baseado nos 
coeficientes (angular e linear) calculados através da regressão linear. Para o 
gráfico não-linear trace apenas a curva aproximada que melhor representa a 
distribuição de pontos experimentais. 
 
6- Através da equação de estado do gás ideal, determine o número “n” de mols de 
moléculas presentes na câmara isolada. 
12.5 Conclusões